WO2010053028A1 - 膜厚計測装置及び成膜方法 - Google Patents

膜厚計測装置及び成膜方法 Download PDF

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film thickness
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light
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智秀 水越
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コニカミノルタホールディングス株式会社
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • G—PHYSICS
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving

Definitions

  • the present invention relates to a film thickness measuring device for measuring the film thickness of a thin film formed on the surface of a film, and a film forming method using the film thickness measuring device.
  • a film having a thin film formed on its surface has been used for various devices.
  • optical films such as antireflection films, antiglare films, and retardation films are used in flat panel displays (FPD) such as liquid crystal displays and plasma displays.
  • FPD flat panel displays
  • a magnetic tape having a magnetic layer formed on a film is also known.
  • Such a film on which a thin film is formed is measured for film thickness at the time of manufacture, and the film formation quality is confirmed.
  • a film thickness measuring device using an optical measurement method capable of non-contact measurement is generally used.
  • the optical measurement method a reflection spectroscopy measurement method, an optical interference measurement method, an ellipsometer measurement method, and the like are known.
  • the film thickness measurement of the magnetic layer formed on the magnetic tape the light transmission degree of the same location on the film before and after the magnetic layer is formed on the film is measured, and compared and calculated.
  • An online film thickness measurement method for calculating the film thickness of a magnetic layer is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention provides a film thickness measuring device capable of obtaining an accurate measurement value even when there is a position variation of a film transfer member that moves while supporting the film, and a film transfer member that moves while supporting the film. It is an object of the present invention to provide a film forming method capable of forming a thin film with an accurate film thickness on a film even if there is a positional variation of the above.
  • a film thickness measuring device for optically measuring a film thickness of a thin film formed on a surface of a film, wherein the light projecting / receiving unit holding member holds at least a light projecting unit and a light receiving unit of the film thickness measuring device;
  • a film transporting member that supports and moves the film facing the light projecting unit and the light receiving unit, and measuring the film by engaging the light projecting / receiving unit holding member with the film transporting member.
  • a film thickness measuring apparatus characterized by maintaining a relative positional relationship between a surface and the light projecting unit and the light receiving unit.
  • the film transporting member is a roller, the light projecting unit and the light receiving unit are disposed to face the film wound in an arc shape on the roller, and the light projecting / receiving unit holding member is disposed on the roller.
  • the film transfer member is a mounting table, the light projecting unit and the light receiving unit are disposed to face the film mounted on the mounting table, and the light projecting and receiving unit holding member is the mounting table.
  • the film thickness is measured by any one of a reflection spectroscopic measurement method, an optical interference measurement method, and an ellipsometer measurement method, wherein any one of (1) to (3) is characterized.
  • the film thickness measuring apparatus described.
  • the film thickness measurement step, the determination step for determining whether or not the measurement result of the film thickness measurement step is within an allowable range, and the determination result when the measurement result is determined to be outside the allowable range are determined.
  • a film forming method comprising: changing a film forming condition of the film process.
  • a film thickness measuring device that can obtain an accurate measurement value, and a position variation of the film transfer member that moves while supporting the film. Even if there exists, it becomes possible to provide the film-forming method which can form the thin film of an exact film thickness on a film.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of an arrangement example of a film thickness measuring device according to the first embodiment and conveyance of a film on which a thin film is formed.
  • a strip-shaped film 1 is drawn out from a roll (not shown) and is conveyed by conveying rollers 2, 4, and 5 in the direction indicated by the arrow.
  • Reference numeral 3 denotes a film forming apparatus for forming a thin film such as an antireflection film on the surface of the film 1.
  • the film thickness measuring device 11 is arranged to face the transport roller 4 downstream of the film forming device 3 and measures the film thickness of the thin film formed on the film 1 on the transport roller 4.
  • the film thickness measuring device 11 includes a light projecting / receiving unit 11P in which a light projecting unit that irradiates light on the film 1 and a light receiving unit that receives reflected light from the film 1 are integrally formed.
  • An optical system for guiding the light from the light projecting unit onto the film 1 and guiding the reflected light from the film 1 to the light receiving unit is disposed in front of the light projecting / receiving unit 11P.
  • the output from the light receiving unit is sent to the data processing unit 12 and subjected to predetermined processing, whereby the film thickness of the thin film formed on the surface of the film 1 is obtained.
  • the obtained film thickness value and other indications are displayed on the display unit 13.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration around the transport roller 4 and the film thickness measuring device 11.
  • 2A is a side view
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2A.
  • the bearing portion 21n that receives the rotation shaft 4s of the support member 21 is formed in a long groove shape, and the rotation shaft 4s of the transport roller 4 is supported in the long groove shape bearing portion 21n so as to be movable in the direction of the arrow B in the figure. Yes.
  • the long groove is formed by moving the rotating shaft 4s in the long groove bearing portion 21n during transportation. It is for taking etc.
  • the film thickness measuring device 11 is fixedly held by the light projecting / receiving unit holding member 22 and is arranged with the light projecting / receiving unit 11P and the optical system facing in a substantially radial direction of the film 1 after film formation on the transport roller 4.
  • an arm portion 22 h is formed integrally with the light projecting / receiving portion holding member 22, and is engaged with the rotation shaft 4 s of the transport roller 4 via a bearing 24.
  • a hard ball 23 is disposed between the light projecting / receiving unit holding member 22 and the support member 21.
  • the light projecting / receiving unit holding member 22 follows the swing of the rotation shaft 4s of the transport roller 4 in the direction of arrow B, and can swing on the support member 21 in parallel with the paper surface of FIG. .
  • the arm portion 22h may be fitted directly without a bearing.
  • the film 1 after film formation to be transported is measured by the film thickness measuring device 11 on the transport roller 4.
  • FIG. 3 is a view showing a state of the light projecting / receiving portion holding member 22 and the film thickness measuring device 11 when the rotation shaft 4s of the transport roller 4 moves in the bearing portion 21n.
  • the light projecting / receiving portion holding member 22 engaged with the rotation shaft 4s is also tilted following the angle ⁇ .
  • the engagement in the first embodiment means that the light projecting and receiving unit holding member 22 is engaged so as to follow the inclination of the rotation shaft 4 s of the transport roller 4.
  • the transport roller 4 corresponds to a film transport member.
  • the film thickness measuring device By engaging the light projecting / receiving unit holding member 22 with the rotation shaft 4s of the transport roller 4 which is a film transfer member, when the measurement surface of the film 1 varies due to the position variation of the transport roller 4, the film thickness measuring device The 11 light projecting / receiving portions 11p and the optical system can follow the fluctuation, and the relative positional relationship with the measurement surface of the film 1 can be kept constant, and accurate film thickness measurement can be continuously performed. .
  • FIG. 4 is a diagram showing an outline of an arrangement example of a film thickness measurement device according to the second embodiment and conveyance of a film on which a thin film is formed. 2nd Embodiment has shown the case where the measuring object of film thickness is a sheet-like film.
  • the film 1 having a thin film formed on the surface is placed on a placement table 31.
  • the film 1 is fixed to the mounting table 31 by a vacuum suction mechanism or the like.
  • the mounting table 31 is mounted on a moving mechanism such as an XY stage (not shown) and is movable in the X and Y directions shown.
  • the film thickness measuring device 11 is arranged to face the film 1 and measures the film thickness of the film 1 after film formation.
  • the film thickness measuring device 11 is a light projecting / receiving unit in which a light projecting unit that irradiates light onto the film 1 and a light receiving unit that receives reflected light from the film 1 are integrally configured. Has a part.
  • An optical system for guiding the light from the light projecting unit onto the film 1 and guiding the reflected light from the film 1 to the light receiving unit is disposed in front of the light projecting / receiving unit 11P.
  • the output from the light receiving unit is sent to the data processing unit 12 and subjected to predetermined processing, whereby the thickness of the thin film formed on the surface of the film 1 is obtained.
  • the obtained film thickness value and other indications are displayed on the display unit 13.
  • the light projecting / receiving unit holding member 32 that holds the light projecting / receiving unit of the film thickness measuring device 11 is engaged by contacting hard balls 33 at three locations avoiding the film 1 of the mounting table 31. More specifically, an extension portion (not shown) of the extending portion 32h can be tilted so that three hard balls 33 can always come into contact with the mounting table 31 at an independent part different from the mounting table 31 even if the mounting table 31 is tilted. It is supported. In addition, when the mounting table 31 is tilted, the light projecting / receiving unit holding member 32 is placed on the mounting table 31 by an urging member (not shown) so that the three hard balls 33 can always follow and contact the tilt of the mounting table 31. Is biased in the direction.
  • the film thickness measuring device 11 can move the measurement position of the film 1 by the movement of the mounting table 31 in the X and Y directions as shown in the figure in the X and Y directions. That is, the film thickness measuring device 11 does not move when the mounting table 31 moves in the X and Y directions shown in the figure, and can tilt following the tilt of the mounting table 31.
  • FIG. 5 is a view showing a state of the light projecting / receiving unit holding member 32 and the film thickness measuring device 11 when the mounting table 31 is tilted.
  • the mounting table 31 when the mounting table 31 is tilted by the illustrated angle ⁇ , the light projecting and receiving unit holding member 32 engaged through the hard ball 33 is also tilted by the angle ⁇ .
  • the relative positional relationship between the film 1 on the mounting table 31, the light projecting / receiving unit 11p of the film thickness measuring device 11 held by the light projecting / receiving unit holding member 32, and the optical system does not change, and an accurate film is obtained. Thickness can be measured.
  • the engagement in the second embodiment is that the three hard balls 33 of the light projecting / receiving unit holding member 32 are always engaged so as to follow the inclination of the mounting table 31.
  • the mounting table 31 corresponds to a film transfer member.
  • the light projecting / receiving unit and the optical system of the film thickness measuring device are made to follow the change, and the relative positional relationship with the measurement surface of the film 1 is made constant. Therefore, it is possible to measure the film thickness accurately, and it is most suitable for measurement devices such as reflectance spectroscopy, optical interferometry, ellipsometer measurement, etc. where localization of the measurement site and measurement device is important. It will be a thing.
  • FIG. 6 is a diagram showing an outline of a film forming system using the film thickness measuring apparatus according to the first embodiment.
  • the film thickness measuring device 11 shown in FIG. 6 is installed using the configuration shown in FIG. 2 (not shown), and the film 1 after film formation to be transported is measured on the transport roller 4. The thickness of the thin film is measured by the device 11.
  • the belt-like film 1 is pulled out from a roll (not shown) and is conveyed in the direction of the arrow by the conveyance rollers 2, 4, and 5.
  • Reference numeral 3 denotes a film forming apparatus for forming a thin film such as an antireflection film on the surface of the film 1.
  • the film thickness measuring device 11 is arranged to face the transport roller 4 downstream of the film forming device 3 and measures the film thickness of the thin film formed on the film 1 on the transport roller 4.
  • the film thickness measuring device 11 includes a light projecting / receiving unit 11P in which a light projecting unit that irradiates light on the film 1 and a light receiving unit that receives reflected light from the film 1 are integrally formed.
  • An optical system for guiding the light from the light projecting unit onto the film 1 and guiding the reflected light from the film 1 to the light receiving unit is disposed in front of the light projecting / receiving unit 11P.
  • the output from the light receiving unit is sent to the data processing unit 12 and subjected to predetermined processing, whereby the thickness of the thin film formed on the surface of the film 1 is obtained.
  • a display indicating the obtained film thickness value and other operation states is displayed on the display unit 13.
  • Reference numeral 14 denotes a control unit, which includes a CPU, a ROM storing a control program, a RAM as a work area, and the like.
  • the control unit 14 determines whether or not the film thickness output from the data processing unit 12 is within an allowable range, changes the film forming conditions of the film forming apparatus 3, and a drive motor connected to the transport roller driving unit 16. It controls the various parts of the system such as changing the number of rotations (line speed). Note that the data processing unit 12 may be included in the control unit 14.
  • the 15 is an input unit for inputting an allowable range of film thickness, initial conditions for film formation of the film forming apparatus, and the like. In addition, commands such as start and stop of film formation by the operator are input from the input unit 15.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the operation of the film forming system shown in FIG. Hereinafter, it demonstrates according to a flowchart. Note that the following operations are comprehensively controlled by the control unit 14. Further, the case where the film forming apparatus 3 is a plasma CVD film forming apparatus will be described as an example.
  • the conveyance roller drive unit 16 is operated to start film conveyance, and the film formation apparatus 3 starts film formation based on initial conditions (step S101).
  • This initial condition may be a condition previously input from the input unit 15 by the operator, or may be a condition previously stored in the ROM.
  • the film thickness measuring device 11 is operated to measure the film thickness at a predetermined interval (step S102).
  • This allowable range may be a range input in advance from the input unit 15 by an operator, or may be a numerical range obtained by referring to a table or the like stored in advance in the ROM.
  • step S111 the film forming conditions of the film forming apparatus 3 are changed (step S111).
  • the change of the film forming conditions is transmitted from the control unit 14 to the film forming apparatus 3, and for example, increase / decrease of gas raw material, change of discharge output, and the like are performed.
  • step S111 the process returns to step S102 to perform film formation under the film formation conditions changed in step S111.
  • the film thickness measurement in step S102 and the determination operation in step 103 are repeated. .
  • step S103 If the film thickness is within the allowable range (step S103; Yes), the film forming conditions are not changed, and the process returns to step S102 to continue film formation under the same conditions. The operation is repeated.
  • step S104 The above operation is continued until the film formation is completed (step S104), and is terminated by a stop input from the input unit 15 by the operator or completion of a predetermined length of film formation.
  • the film position at which the film thickness is determined to be within the allowable range is stored in the RAM based on, for example, the amount of roller rotation from the start of operation, and is cut and used later.
  • the measurement result of the film thickness measurement apparatus is determined. If the measurement result is outside the allowable range, the film formation condition is set based on the measurement result. The position of the film transfer member that moves while supporting the film is changed by feeding back and changing the film forming conditions of the thin film formed on the surface of the film to form a thin film with a desired film thickness. Even if there is, it is possible to continuously form a highly accurate thin film with little thickness variation.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a coating apparatus that forms a thin film by coating as a film forming apparatus.
  • the film forming conditions can be changed by changing the coating supply speed or the line speed.

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Abstract

　フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材の位置変動があっても、正確な膜厚計測値の得られる膜厚計測装置を提供するために、フィルム上に光を照射する投光部と、フィルムからの反射光を受光する受光部とを有し、該受光部からの出力に基づいて、薄膜の膜厚を計測する膜厚計測装置であって、投光部及び受光部を保持する投受光部保持部材と、投光部及び受光部に対向するフィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材と、を有し、投受光部保持部材をフィルム移送部材に係合させることにより、フィルムの計測面と投光部及び受光部との相対位置関係を維持するようにした膜厚計測装置とする。

Description

膜厚計測装置及び成膜方法
　本発明は、フィルムの表面に形成された薄膜の膜厚を計測する膜厚計測装置及び、該膜厚計測装置を用いた成膜方法に関するものである。
　従来より、表面に薄膜を成膜したフィルムが各種の機器等に用いられている。例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）には反射防止フィルム、防眩フィルム、位相差フィルム等の光学用フィルムが使用されている。また、磁性体層をフィルム上に形成した磁気テープ等も知られている。
　このような、薄膜が形成されたフィルムは、製造時に薄膜の膜厚を計測し、成膜品質の確認が行われている。上記のフラットパネルディスプレイに用いられる光学用フィルムに形成された膜厚の計測には、非接触測定が可能な光学式計測方法を用いた膜厚計測装置が一般に用いられている。光学式計測方法には、反射分光計測法、光干渉計測法、エリプソメータ計測法等が知られている。
　例えば、磁気テープに成膜された磁性体層の膜厚測定に関し、フィルム上に磁性体層が成膜される前後のフィルム上の同一箇所の光の透過具合を測定し、比較演算して、磁性体層の膜厚を算出するオンライン膜厚測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２－１４８０３５号公報
　特に、画像表示装置の性能維持は光学用フィルムを構成している層の膜厚均一性に大きく左右されるため、近年、膜厚の管理がますます重要となっている。
　しかしながら、これらに成膜される膜は、非常に薄く、かつ光透過率が高いものが多いため、上記特許文献１の方法では、正確な膜厚を計測することは困難である。
　また、反射分光計測法、光干渉計測法、エリプソメータ計測法等の光学式計測方法を用いて、連続して薄膜の膜厚を計測する場合、被計測物である帯状又はシート状のフィルムの複数の点を計測するには、フィルムを移動させつつ連続的に計測を行うのが一般的である。しかしながら、フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材が位置変動すると、フィルム上の計測部位と光学式計測部の相対位置関係が変化してしまい、計測値に大きな誤差を生じる問題がある。
　本発明は、上記問題に鑑み、フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材の位置変動があっても、正確な計測値の得られる膜厚計測装置及び、フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材の位置変動があっても、フィルム上に正確な膜厚の薄膜を形成することが可能な成膜方法を提供することを目的とするものである。
　上記の課題は、下記の構成により達成される。
　（１）フィルムの表面に形成された薄膜の膜厚を光学的に計測する膜厚計測装置であって、前記膜厚計測装置の少なくとも投光部及び受光部を保持する投受光部保持部材と、前記投光部及び前記受光部に対向する前記フィルムを支持し移動させるフィルム移送部材と、を有し、前記投受光部保持部材を前記フィルム移送部材に係合させることにより、前記フィルムの計測面と前記投光部及び前記受光部との相対位置関係を維持するようにしたことを特徴とする膜厚計測装置。
　（２）前記フィルム移送部材はローラであり、前記投光部及び前記受光部は前記ローラに円弧状に巻かれた前記フィルムに対向して配置され、前記投受光部保持部材は、前記ローラの回転軸に係合されていることを特徴とする前記（１）に記載の膜厚計測装置。
　（３）前記フィルム移送部材は載置台であり、前記投光部及び前記受光部は前記載置台に載置された前記フィルムに対向して配置され、前記投受光部保持部材は、前記載置台に少なくとも３箇所で当接して係合されていることを特徴とする前記（１）に記載の膜厚計測装置。
　（４）前記膜厚が、反射分光計測法、光干渉計測法、エリプソメータ計測法のいずれかで計測されるものであることを特徴とする前記（１）から前記（３）までのいずれかに記載の膜厚計測装置。
　（５）フィルムの表面に薄膜を形成する成膜工程と、前記成膜工程で成膜された薄膜の膜厚を、少なくとも投光部及び受光部を保持する投受光部保持部材と、前記投光部及び前記受光部に対向する前記フィルムを支持し移動させるフィルム移送部材と、を有し、前記投受光部保持部材を前記フィルム移送部材に係合させた膜厚計測装置を用いて計測する膜厚計測工程と、前記膜厚計測工程の計測結果が許容範囲内か否かを判断する判断工程と、前記判断工程で前記計測結果が許容範囲外であると判断された場合に、前記成膜工程の成膜条件を変更する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
　本発明によれば、フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材の位置変動があっても、正確な計測値の得られる膜厚計測装置及び、フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材の位置変動があっても、フィルム上に正確な膜厚の薄膜を形成することが可能な成膜方法を提供することが可能となる。
第１の実施の形態に係る膜厚計測装置と薄膜が形成されたフィルムの搬送の配置例の概略を示す図である。 搬送ローラ及び膜厚計測装置周辺の構成を示す図である。 搬送ローラの回転軸が軸受け部内で移動したときの投受光部保持部材と膜厚計測装置の状態を示す図である。 第２の実施の形態に係る膜厚計測装置と薄膜が形成されたフィルムの搬送の配置例の概略を示す図である。 載置台が移動時に傾いたときの投受光部保持部材と膜厚計測装置の状態を示す図である。 第１の実施の形態に係る膜厚計測装置を用いた成膜システムの概略を示す図である。 図６に示す成膜システムの動作概略を示すフローチャートである。
　以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　（第１の実施の形態）
　図１は、第１の実施の形態に係る膜厚計測装置と薄膜が形成されたフィルムの搬送の配置例の概略を示す図である。
　図１において、帯状のフィルム１は、不図示のロールから引き出され、搬送ローラ２、４、５により図示矢印方向に搬送される。３は成膜装置であり、フィルム１の表面に、例えば反射防止等の薄膜を形成するものである。膜厚計測装置１１は、成膜装置３より下流の搬送ローラ４に対向して配置され、搬送ローラ４上のフィルム１上に形成された薄膜の膜厚を計測する。膜厚計測装置１１は、フィルム１上に光を照射する投光部と、フィルム１からの反射光を受光する受光部が一体的に構成された投受光部１１Ｐを有している。投受光部１１Ｐの前方には、投光部からの光をフィルム１上に導くと共に、フィルム１からの反射光を受光部に導く光学系が配置されている。
　受光部からの出力は、データ処理部１２に送られ所定の処理を施すことにより、フィルム１の表面に形成された薄膜の膜厚が求められる。求められた膜厚の値やその他の表示が表示部１３に表示されるようになっている。
　図２は、搬送ローラ４及び膜厚計測装置１１周辺の構成を示す図である。図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した断面図である。
　図２に示す搬送ローラ４の回転軸４ｓは、固定の支持部材２１に支持されている。支持部材２１の回転軸４ｓを受ける軸受け部２１ｎは長溝状に形成されており、搬送ローラ４の回転軸４ｓは、この長溝状の軸受け部２１ｎ内で図示矢印Ｂ方向に移動可能に支持されている。長溝状に形成されているのは、フィルム１が、粘着テープ等で接合されてロールとされている場合に、搬送中に回転軸４ｓを長溝状の軸受け部２１ｎ内で移動させることにより、たるみ等をとるためである。
　膜厚計測装置１１は、投受光部保持部材２２に固定保持され、搬送ローラ４上の成膜後のフィルム１の略放線方向に投受光部１１Ｐ及び光学系を向けて配置されている。更に、投受光部保持部材２２には腕部２２ｈが一体的に形成されており、搬送ローラ４の回転軸４ｓに、ベアリング２４を介して係合している。また、投受光部保持部材２２と支持部材２１の間には硬球２３が配置されている。これにより、投受光部保持部材２２は搬送ローラ４の回転軸４ｓの矢印Ｂ方向の揺動に追従し、支持部材２１上で図２（ｂ）の紙面に平行に揺動可能となっている。なお、腕部２２ｈはベアリングを介さず直接的に嵌合していてもよい。
　上記のような構成で、搬送される成膜後のフィルム１は、搬送ローラ４上で膜厚計測装置１１により、薄膜の膜厚が計測される。
　図３は、搬送ローラ４の回転軸４ｓが軸受け部２１ｎ内で移動したときの投受光部保持部材２２と膜厚計測装置１１の状態を示す図である。
　図３の如く、搬送ローラ４の回転軸４ｓが図示角度θだけ傾くと、回転軸４ｓに係合する投受光部保持部材２２も角度θだけ追従して傾くことになる。これにより、搬送ローラ４上のフィルム１と、投受光部保持部材２２に保持された膜厚計測装置１１の投受光部１１ｐ及び光学系との相対位置関係は変化することがなく、正確な膜厚の計測を行うことができるようになる。第１の実施の形態における係合とは、投受光部保持部材２２が、搬送ローラ４の回転軸４ｓの傾きに追従するよう係わり合っているということである。
　すなわち、第１の実施の形態においては、搬送ローラ４がフィルム移送部材に相当する。投受光部保持部材２２をフィルム移送部材である搬送ローラ４の回転軸４ｓに係合させることで、搬送ローラ４の位置変動によりフィルム１の計測面に変動があった際に、膜厚計測装置１１の投受光部１１ｐ及び光学系を該変動に追従させ、フィルム１の計測面との相対位置関係を一定に保つことができ、正確な膜厚の計測を連続的に行うことが可能となる。
　（第２の実施の形態）
　図４は、第２の実施の形態に係る膜厚計測装置と薄膜が形成されたフィルムの搬送の配置例の概略を示す図である。第２の実施の形態は、膜厚の計測対象がシート状のフィルムの場合を示している。
　図４において、表面に薄膜が形成されたフィルム１は、載置台３１上に載置されている。フィルム１は、載置台３１に真空吸着機構等で固定される。載置台３１は不図示のＸＹステージ等の移動機構上に縣架され、図示Ｘ、Ｙ方向に移動可能となされている。
　膜厚計測装置１１は、フィルム１に対向して配置され、成膜後のフィルム１の膜厚を計測する。第１の実施の形態と同様に、膜厚計測装置１１は、フィルム１上に光を照射する投光部と、フィルム１からの反射光を受光する受光部が一体的に構成された投受光部を有している。投受光部１１Ｐの前方には、投光部からの光をフィルム１上に導くと共に、フィルム１からの反射光を受光部に導く光学系が配置されている。
　受光部からの出力は、データ処理部１２に送られ所定の処理を施すことにより、フィルム１の表面に形成された薄膜の膜厚が求められる。求められた膜厚の値やその他の表示が表示部１３に表示されるようになっている。
　膜厚計測装置１１の投受光部を保持する投受光部保持部材３２は、図示の如く、載置台３１のフィルム１を避けた３箇所で硬球３３が当接することで係合している。より詳しくは、延伸部３２ｈの不図示の延長部で、載置台３１と異なる独立した部位で、載置台３１が傾いても３箇所の硬球３３が常に載置台３１に当接できるよう傾き可能に支持されている。また、投受光部保持部材３２は、載置台３１が傾いた際に、３箇所の硬球３３が常に載置台３１の傾きに追従し当接できるよう、不図示の付勢部材により、載置台３１方向に付勢されている。
　これにより、膜厚計測装置１１は載置台３１の図示Ｘ、Ｙ方向の移動に際しては移動せず、載置台３１の図示Ｘ、Ｙ方向の移動によりフィルム１の計測位置を移動させることができる。すなわち、膜厚計測装置１１は載置台３１の図示Ｘ、Ｙ方向の移動に際しては移動せず、載置台３１の傾きに対しては追従して傾くことができるようになっている。
　図５は、載置台３１が、傾いたときの投受光部保持部材３２と膜厚計測装置１１の状態を示す図である。
　図５に示す如く、載置台３１が図示角度θだけ傾くと、硬球３３を介して係合する投受光部保持部材３２も角度θだけ傾くことになる。これにより、載置台３１上のフィルム１と、投受光部保持部材３２に保持された膜厚計測装置１１の投受光部１１ｐ及び光学系との相対位置関係は変化することがなく、正確な膜厚の計測を行うことができるようになる。第２の実施の形態における係合とは、投受光部保持部材３２の３箇所の硬球３３が、常に載置台３１の傾きに追従するよう係わり合っているということである。
　すなわち、第２の実施の形態においては、載置台３１がフィルム移送部材に相当する。投受光部保持部材３２をフィルム移送部材である載置台３１に係合させることで、載置台３１の位置変動（フィルム載置面の傾き）によるフィルム１の計測面の変動があった際に、膜厚計測装置１１の投受光部１１ｐ及び光学系を該変動に追従させ、フィルム１の計測面との相対位置関係を一定に保つことができ、正確な膜厚の計測を連続的に行うことが可能となる。
　以上説明したように、フィルム１の計測面の変動があった際に、膜厚計測装置の投受光部及び光学系を該変動に追従させ、フィルム１の計測面との相対位置関係を一定に保つことができるため、正確な膜厚の計測を行うことができ、測定部位と計測装置との定位が重要である反射率分光法、光干渉計測法、エリプソメータ計測法等の計測装置に最適なものとなる。
　なお上記の実施の形態では投受光部保持部材に膜厚計測装置が１つだけ保持固定されている例で説明したが、これに限るものでなく、複数個配置してもよいのは言うまでもない。
　図６は、第１の実施の形態に係る膜厚計測装置を用いた成膜システムの概略を示す図である。
　図６に示す膜厚計測装置１１は、不図示であるが上述の図２に示す構成を用いて設置されており、搬送される成膜後のフィルム１は、搬送ローラ４上で膜厚計測装置１１により、薄膜の膜厚が計測されるようになっている。
　帯状のフィルム１は、不図示のロールから引き出され、搬送ローラ２、４、５により図示矢印方向に搬送される。３は成膜装置であり、フィルム１の表面に、例えば反射防止等の薄膜を形成するものである。膜厚計測装置１１は、成膜装置３より下流の搬送ローラ４に対向して配置され、搬送ローラ４上のフィルム１上に形成された薄膜の膜厚を計測する。膜厚計測装置１１は、フィルム１上に光を照射する投光部と、フィルム１からの反射光を受光する受光部が一体的に構成された投受光部１１Ｐを有している。投受光部１１Ｐの前方には、投光部からの光をフィルム１上に導くと共に、フィルム１からの反射光を受光部に導く光学系が配置されている。
　受光部からの出力は、データ処理部１２に送られ所定の処理を施すことにより、フィルム１の表面に形成された薄膜の膜厚が求められる。求められた膜厚値やその他の動作状態を示す表示が表示部１３に表示されるようになっている。
　１４は制御部であり、ＣＰＵ及び制御プログラムを記憶したＲＯＭ及び作業領域としてのＲＡＭ等で構成されている。制御部１４は、データ処理部１２から出力される膜厚が許容範囲内にあるか否かの判断や、成膜装置３の成膜条件の変更、搬送ローラ駆動部１６に接続された駆動モータの回転数（ラインスピード）の変更等、各部を統括的に制御するものである。なお、データ処理部１２は、制御部１４に含まれていてもよい。
　１５は入力部であり、膜厚の許容範囲の設定や、成膜装置の成膜の初期条件等を入力する。また、オペレータによる成膜の開始、停止等の命令が入力部１５より入力される。
　図７は、図６に示す成膜システムの動作概略を示すフローチャートである。以下、フローチャートに従い説明する。なお、以下の動作は、制御部１４により統括的に制御される。また、成膜装置３がプラズマＣＶＤ成膜装置である場合を例に取って説明する。
　まず、搬送ローラ駆動部１６を動作させて、フィルム搬送を開始させると共に、成膜装置３を、初期条件に基づいて成膜を開始させる（ステップＳ１０１）。この初期条件は、オペレータにより予め入力部１５から入力された条件であってもよいし、予めＲＯＭ内に記憶された条件であってもよい。
　次いで、膜厚計測装置１１を動作させ、膜厚の計測を、所定のインターバルで行う（ステップＳ１０２）。
　次いで、膜厚計測装置１１の受光部からの出力を処理してデータ処理部１２から、順次出力される膜厚値が、許容範囲内にあるか否かの判断を行う（ステップＳ１０３）。この許容範囲は、オペレータにより予め入力部１５から入力された範囲であってもよいし、予めＲＯＭ内に記憶されているテーブル等を参照して得られる数値範囲であってもよい。
　膜厚が、許容範囲内に無い場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）は、成膜装置３の成膜条件を変更する（ステップＳ１１１）。この成膜条件の変更は、制御部１４から成膜装置３へ伝達され、例えば、ガスの原料の増減や放電出力の変更等が行われる。ステップＳ１１１による成膜条件の変更後、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１１１で変更された成膜条件で成膜が行われ、同様にステップＳ１０２における膜厚の計測及びステップ１０３における判断の動作が繰り返される。
　膜厚が、許容範囲内にある場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）には、成膜条件の変更を行わず、ステップＳ１０２に戻り、同条件で成膜が継続され、同様にステップＳ１０２及びステップ１０３の動作が繰り返される。
　上記の動作は、成膜終了まで継続され（ステップＳ１０４）、オペレータによる入力部１５からの停止入力や、予め決められた所定長の成膜の完了で終了する。膜厚が、許容範囲内にあると判断されたフィルムの位置は、例えば動作開始からのローラ回転量等でＲＡＭに記憶され、後に裁断されて利用される。
　このように、第１の実施の形態に係る膜厚計測装置を用い、該膜厚計測装置の計測結果を判断し、許容範囲外である場合には、該計測結果に基づいて成膜条件にフィードバックさせ、フィルムの表面に形成される薄膜の成膜条件を変更して、所望の膜厚の薄膜を形成する成膜方法とすることにより、フィルムを支持しつつ移動させるフィルム移送部材に位置変動があっても、厚みばらつきの少ない精度の高い薄膜を連続して形成することが可能となる。
　なお、上記の説明では、プラズマＣＶＤ成膜装置の場合で説明したが、これに限るものでなく、成膜装置として塗布により薄膜を形成する塗布装置の場合にも適用可能であり、この場合の成膜条件の変更としては、塗料の供給速度の変更やラインスピードの変更により行うことができる。
　１　フィルム
　２、４、５　搬送ローラ
　３　成膜装置
　１１　膜厚計測装置
　１１ｐ　投受光部（膜厚計測装置）
　１２　データ処理部
　１３　表示部
　１４　制御部
　１５　入力部
　１６　搬送ローラ駆動部
　２１　支持部材
　２２、３２　投受光部保持部材
　２３、３３　硬球
　２４　ベアリング
　３１　載置台

Claims (5)

  1. フィルムの表面に形成された薄膜の膜厚を光学的に計測する膜厚計測装置であって、
    前記膜厚計測装置の少なくとも投光部及び受光部を保持する投受光部保持部材と、
    前記投光部及び前記受光部に対向する前記フィルムを支持し移動させるフィルム移送部材と、を有し、
    前記投受光部保持部材を前記フィルム移送部材に係合させることにより、
    前記フィルムの計測面と前記投光部及び前記受光部との相対位置関係を維持するようにしたことを特徴とする膜厚計測装置。
  2. 前記フィルム移送部材はローラであり、前記投光部及び前記受光部は前記ローラに円弧状に巻かれた前記フィルムに対向して配置され、
    前記投受光部保持部材は、前記ローラの回転軸に係合されていることを特徴とする請求項１に記載の膜厚計測装置。
  3. 前記フィルム移送部材は載置台であり、前記投光部及び前記受光部は前記載置台に載置された前記フィルムに対向して配置され、
    前記投受光部保持部材は、前記載置台に少なくとも３箇所で当接して係合されていることを特徴とする請求項１に記載の膜厚計測装置。
  4. 前記膜厚が、反射分光計測法、光干渉計測法、エリプソメータ計測法のいずれかで計測されるものであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の膜厚計測装置。
  5. フィルムの表面に薄膜を形成する成膜工程と、
    前記成膜工程で成膜された薄膜の膜厚を、少なくとも投光部及び受光部を保持する投受光部保持部材と、前記投光部及び前記受光部に対向する前記フィルムを支持し移動させるフィルム移送部材と、を有し、前記投受光部保持部材を前記フィルム移送部材に係合させた膜厚計測装置を用いて計測する膜厚計測工程と、
    前記膜厚計測工程の計測結果が許容範囲内か否かを判断する判断工程と、
    前記判断工程で前記計測結果が許容範囲外であると判断された場合に、前記成膜工程の成膜条件を変更する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
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